Cérebro de moscas e redes de computador


As moscas-das-frutas têm estruturas tão pequenas, como fios de cabelo, usadas para sentir e ouvir o mundo de maneira tão eficiente, que uma equipe de cientistas de Israel e da Universidade Carnegie Mellon, nos Estados Unidos, decidiu estudar como esse sistema pode ser usado para aumentar a eficiência das redes sem fio e de outras aplicações de computação distribuída (sistema paralelo e descentralizado com duas ou mais máquinas conectadas em rede e com tarefas em comum). A pesquisa foi apresentada nesta edição da revista Science. Com um mínimo de comunicação e sem o conhecimento de como estão ligadas umas às outras, as células do sistema nervoso das moscas conseguem se organizar de forma que um pequeno número de células sirvam de líderes, provendo conexões diretas com todos os outros neurônios, afirmaram os pesquisadores.

O resultado disso é o mesmo tipo de esquema usado para manejar e distribuir redes de computadores que executam tarefas diárias, como navegar na internet ou controlar um avião. No entanto, o método usado pelas moscas-das-frutas em seu sistema nervoso é muito mais simples e mais robusto do que qualquer sistema já criado pelo ser humano.

Os autores usaram o conhecimento adquirido no estudo das moscas para desenvolver um novo algoritmo de computação distribuída. Eles descobriram que esse algoritmo tem qualidades que o tornam melhor para redes em que o número das partes e suas posições não é completamente conhecido. Isso inclui redes sem fio como as de monitoramento ambiental, em que os sensores estão dispersos em um lago, por exemplo.

Tanto os sistemas de computadores de larga escala quanto o sistema nervoso das moscas-das-frutas têm uma abordagem distributiva na realização de tarefas. Embora os milhares ou mesmo milhões de processadores em sistemas de computadores - e as milhares de células no sistema nervoso desses insetos - devam trabalhar juntas para completar uma tarefa, nenhum dos elementos precisa ter conhecimento por completo do que está acontecendo no momento, e o sistema deve, ainda, funcionar mesmo que elementos individuais falhem.

No mundo da computação, um passo para criar esse sistema de distribuição de tarefas é encontrar um pequeno grupo de processadores que possam ser usados para se comunicar rapidamente com o resto dos processadores da rede - o que os especialistas chamam de conjunto independente máximo (MIS, na sigla em inglês). Todo processador em uma rede é ou um líder (membro do MIS) ou está conectado a um líder, mas os líderes não estão interconectados.

Um arranjo similar ocorre com as moscas-das-frutas, que usam pequenas cerdas para sentir o mundo exterior. Cada cerda se desenvolve de uma célula nervosa, chamada de órgão sensorial precursor (SOP), que se conecta às células nervosas adjacentes, mas não às outras SOPs.

Por três décadas, os cientistas se perguntaram qual seria a melhor maneira de selecionar os MIS, e o estudo com as moscas parece ter trazido a resposta, possibilitando um método de seleção mais simples e rápido que a seleção por probabilidade usada até então. O algoritmo baseado na abordagem desses insetos mostrou-se uma saída rápida para o problema.

(Estadão)

Nota: Por três décadas, os cientistas inteligentes munidos de tecnologia de ponta tentaram solucionar um problema com o qual as moscas-das-frutas (sempre as drosophilas!) já lidam desde que existem. Elas possuem um sistema mais simples e mais robusto do que qualquer já criado pelo ser humano. Ninguém diria que os sistemas computacionais humanos surgiram do nada. Mas há quem diga que o sistema mais simples e robusto das moscas surgiu. Vai entender...[MB]

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